(57)【要約】本発明に係る渦流計測用センサは、ワークに対して所定の交流励磁信号を印加するための励磁部、及び、印加された交流励磁信号によって計測対象部品に発生する検出信号を検出するための検出部、を備え、正三角形状に構成されたプローブ１００を具備するともに、励磁部はプローブ１００の各辺に配置された励磁コイル３２ａ・３２ｂ・３２ｃを備え、検出部はプローブ１００の各頂点に配置された検出コイル４１ａ・４１ｂ・４１ｃを備える。
2011135872.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
計測対象部品に対して所定の交流励磁信号を印加するための励磁部、及び、印加された前記交流励磁信号によって計測対象部品に発生する検出信号を検出するための検出部、を備え、正多角形状に構成されたプローブを具備する、渦流計測用センサであって、
前記励磁部は、正多角形状の前記プローブの各辺に沿って配置された励磁コイルを備え、
前記検出部は、正多角形状の前記プローブの各頂点に配置された検出コイルを備え、
前記プローブを前記計測対象部品に近接配置した状態で、前記励磁コイルのうち少なくとも１個に交流励磁信号として交流電圧を加え、計測対象部品における前記検出コイルに対向する部分に磁界を発生させるとともに、該磁界により渦電流を生じさせ、該渦電流により発生した誘起電圧を検出信号として前記検出コイルのうち少なくとも１個で検出し、該検出信号に基づいて計測対象部品における渦流計測を行う、
ことを特徴とする、渦流計測用センサ。
【請求項２】
前記検出部は、正多角形状の前記プローブの中心部に配置され、前記検出コイルと発生する起電力を互いに打ち消しあうバランスコイルをさらに備える、
ことを特徴とする、請求項１に記載の渦流計測用センサ。
【請求項３】
前記検出コイルは、正多角形状の前記プローブの各頂点から外側に延出可能に構成される、
ことを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載の渦流計測用センサ。
【請求項４】
前記検出コイルは、正多角形状の前記プローブの各頂点に弾性部材を介して配置されることにより、前記プローブの各頂点から外側に延出可能に構成される、
ことを特徴とする、請求項３に記載の渦流計測用センサ。
【請求項５】
前記検出部は、正多角形状の前記プローブにおける少なくとも１つの辺において、前記励磁コイルよりも外側に配置された平滑部用検出コイルをさらに備え、
前記プローブを前記計測対象部品に近接配置した状態で、前記励磁コイルのうち少なくとも１個に交流励磁信号として交流電圧を加え、計測対象部品における前記平滑部用検出コイルに対向する部分に磁界を発生させるとともに、それぞれの磁界により渦電流を生じさせ、該渦電流により発生した誘起電圧を検出信号として前記平滑部用検出コイルで検出し、該検出信号に基づいて計測対象部品における渦流計測を行う、
ことを特徴とする、請求項１から請求項４の何れか１項に記載の渦流計測用センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、渦流計測用センサに関し、より詳細には、渦流計測の精度を向上させる技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば自動車やオートバイのエンジン部品や足回り部品等の機械部品には、金属（導電体）を高周波誘導加熱して焼入れを行う、高周波焼入れを施した鋼材（以下、鋼材とする）が使用されている。前記鋼材の高周波焼入れにおいては、表面焼入れの硬化層深さ（以下、焼入れ深さとする）及びその硬度について、有効硬化層深さ及び全硬化層深さが規格されている。このため、鋼材の品質を保証するために、焼入れ深さ及び硬度を測定して評価する必要がある。【０００３】
従来、前記鋼材の焼入れ深さ及び硬度は、サンプルとして抜き取られた鋼材を部分的に切断し、その断面強度をビッカース硬度計等の各種硬度計にて測定し、その結果から焼入れ深さ及び硬度を評価していた。
しかし、この破壊検査による手法ではサンプルとして使用した鋼材が廃棄されるため、材料コストの上昇に繋がっていた。また、検査に要する時間が長くなる上に、インラインでの全数検査が不可能であるため、単発的に発生する不良を発見できずに次工程に搬出してしまう可能性があった。【０００４】
そこで、非破壊検査である渦流式検査（渦流計測）を用いて、鋼材の焼入れ深さ及び硬度を測定する技術が知られている（例えば、特許文献１から特許文献６、及び、非特許文献１を参照）。
渦流式検査は、交流電流を流した励磁コイルを前記鋼材の近くに接近させて交流磁場を発生させ、該交流磁場によって鋼材に渦電流を生じさせ、該渦電流により誘起された誘導磁場を検出コイルにより検出するものである。つまり、該渦流式検査により、鋼材を廃棄することなく、短時間で、かつ全数検査によって鋼材の焼入れ深さ及び硬度を定量的に測定することが可能となるのである。
前記渦流式検査は、上記の鋼材の焼入れ深さ及び硬度を測定するための焼入れ深さ／硬度測定試験（以下、焼入れ深さ測定試験とする）のほか、検査対象物の表面に生じた割れ等の傷を検出するための探傷試験や、検査対象物に含まれる異物を検出するための異材判別試験等にも用いられている。【０００５】
前記鋼材は、母材と硬化層に生じるマルテンサイトとの間での導電率に差が生じる。従って、渦電流センサを用いて鋼材を測定すれば、焼入れ深さの変化に伴って検出コイルが検出する電圧（振幅）が変化する。また、検出コイルが検出する電圧は硬化層深さの増加とともに単調に減少するのである。焼入れ深さ測定試験においては、これらの現象を利用して鋼材の焼入れ深さを算定することができるのである。【０００６】
例えば、前記特許文献１に記載の技術によれば、貫通コイルを用いて軸物部品の軸部の焼入れ深さを検査する構成としている。貫通コイルは、軸線方向を鋼材に対して垂直に向けたコイルでプローブを構成して焼入れ深さ測定試験を行うプローブ型のコイル（以下、単に「プローブ型コイル」とする）に比較して磁界が強く、鋼材との距離を精密に制御する必要もないため、焼入れ深さ測定試験に適しているのである。
しかし、検査対象物である鋼材は貫通コイルに挿通する必要があるため、外径がほぼ一定である軸物部品に限られていた。つまり、例えば等速ジョイント（ＣＶＪ：Ｃｏｎｓｔａｎｔ  Ｖｅｌｏｃｉｔｙ  Ｊｏｉｎｔ）に用いられるアウターレース（以下、ＣＶＪアウターレースとする）のように、その内周面が複雑な形状で三次元的に焼入れが入っている鋼材については、貫通コイルに挿通することができないために渦流式検査の対象とすることができなかった。【０００７】
また、前記特許文献２の他の実施例に記載の技術によれば、プローブ型コイルを用いて鋼材の焼入れ深さを測定する構成としている。
また、前記特許文献３には、複数のコイルを有する磁気センサにおいて、コイルの配置間隔を変える技術が記載されている。
また、前記特許文献４には、４つの検出コイルと励磁コイルとを備えた金属被検出体特性特定装置が記載されている。
また、前記特許文献５には、検出コイルが固定されていることを改善した磁気測定装置が記載されている。
また、前記特許文献６には、３つの検出コイルを備えた磁性体に係るセンサ装置が記載されている。
また、前記非特許文献１には、渦流計測を用いた高周波焼入れ深さインライン全数計測技術の確立と量産導入に関する技術が記載されている。【０００８】
前記焼入れ深さ測定試験については、他の探傷試験や異材判別試験と比較して、ノイズ成分に対する検出する信号成分の比率が小さいため、より高い検出精度が求められる。即ち、前記ＣＶＪアウターレースのように、その内周面に複雑な形状で三次元的に焼入れが入っている鋼材を計測対象部品として渦流計測する場合については、プローブの位置決めに関して高い安定性及び再現性が求められるため、渦流式検査を実用化させることが困難であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００９−２３６６７９号公報
【特許文献２】特開２００７−４０８６５号公報
【特許文献３】特開２００６−１０４４０号公報
【特許文献４】特開２００８−１８５４３６号公報
【特許文献５】特開２００９−２６８１号公報
【特許文献６】特開２００３−１８５７５８号公報
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】Ｔａｋａｎａｒｉ  Ｙａｍａｍｏｔｏ  ａｎｄ  Ｔｅｔｓｕｙａ  Ｙａｍａｇｕｃｈｉ  “Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ  ｏｆ  Ｈａｒｄｅｎｉｎｇ  Ｄｅｐｔｈ  Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ  Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ  ｕｓｉｎｇ  Ｅｄｄｙ  Ｃｕｒｒｅｎｔ−Ｅｓｔａｂｌｉｓｈｍｅｎｔ  ａｎｄ  Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｉｎ−ｌｉｎｅ  Ｈａｒｄｅｎｉｎｇ  Ｄｅｐｔｈ  Ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍ−”、ＳＡＥ  Ｗｏｒｌｄ  Ｃｏｎｇｒｅｓｓ、ＳＡＥ  Ｐａｐｅｒ  ２００９−０１−０８６７、２００９年
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
そこで本発明は上記現状に鑑み、内周面に複雑な形状で三次元的に焼入れが入っている鋼材を計測対象部品として渦流計測する場合であっても、プローブの位置決めに関して高い安定性及び再現性を確保して渦流式検査を行うことができる、渦流計測用センサを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。【００１３】
即ち、請求項１においては、計測対象部品に対して所定の交流励磁信号を印加するための励磁部、及び、印加された前記交流励磁信号によって計測対象部品に発生する検出信号を検出するための検出部、を備え、正多角形状に構成されたプローブを具備する、渦流計測用センサであって、前記励磁部は、正多角形状の前記プローブの各辺に沿って配置された励磁コイルを備え、前記検出部は、正多角形状の前記プローブの各頂点に配置された検出コイルを備え、前記プローブを前記計測対象部品に近接配置した状態で、前記励磁コイルのうち少なくとも１個に交流励磁信号として交流電圧を加え、計測対象部品における前記検出コイルに対向する部分に磁界を発生させるとともに、該磁界により渦電流を生じさせ、該渦電流により発生した誘起電圧を検出信号として前記検出コイルのうち少なくとも１個で検出し、該検出信号に基づいて計測対象部品における渦流計測を行うものである。【００１４】
請求項２においては、前記検出部は、正多角形状の前記プローブの中心部に配置され、前記検出コイルと発生する起電力を互いに打ち消しあうバランスコイルをさらに備えるものである。【００１５】
請求項３においては、前記検出コイルは、正多角形状の前記プローブの各頂点から外側に延出可能に構成されるものである。【００１６】
請求項４においては、前記検出コイルは、正多角形状の前記プローブの各頂点に弾性部材を介して配置されることにより、前記プローブの各頂点から外側に延出可能に構成されるものである。【００１７】
請求項５においては、前記検出部は、正多角形状の前記プローブにおける少なくとも１つの辺において、前記励磁コイルよりも外側に配置された平滑部用検出コイルをさらに備え、前記プローブを前記計測対象部品に近接配置した状態で、前記励磁コイルのうち少なくとも１個に交流励磁信号として交流電圧を加え、計測対象部品における前記平滑部用検出コイルに対向する部分に磁界を発生させるとともに、それぞれの磁界により渦電流を生じさせ、該渦電流により発生した誘起電圧を検出信号として前記平滑部用検出コイルで検出し、該検出信号に基づいて計測対象部品における渦流計測を行うものである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。【００１９】
本発明により、内周面に複雑な形状で三次元的に焼入れが入っている鋼材を計測対象部品として渦流計測する場合であっても、プローブの位置決めに関して高い安定性及び再現性を確保して渦流式検査を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】焼入部材の深さ方向の層状態、硬さ及び透磁率の関係を示す図。
【図２】本実施形態に係る渦流計測を行うための装置構成を示す模式図。
【図３】渦流計測における交流励磁信号と検出信号との関係を示す図。
【図４】（ａ）は第一実施形態に係る渦流計測用センサを示す正面図、（ｂ）は同じく渦流計測用センサを示す平面図。
【図５】（ａ）は第一実施形態に係る渦流計測用センサの第一実施例で生じる磁界分布を示した図、（ｂ）は同じく第二実施例で生じる磁界分布を示した図。
【図６】（ａ）は渦流計測の計測対象部品であるＣＶＪアウターレースを示した切欠断面図、（ｂ）は図６（ａ）におけるＡ−Ａ線断面図。
【図７】（ａ）は第一実施形態に係る渦流計測用センサによる計測状態を示した端面図、（ｂ）は同じく渦流計測用センサによる計測状態を示した平面図。
【図８】（ａ）は第二実施形態に係る渦流計測用センサを示す正面図、（ｂ）は同じく渦流計測用センサを示す平面図。
【図９】（ａ）から（ｃ）はそれぞれ第二実施形態に係る渦流計測用センサによる計測状態を順に示した端面図。
【図１０】（ａ）は第二実施形態に係る渦流計測用センサによる計測状態を示した拡大断面図、（ｂ）は同じく渦流計測用センサによる計測結果を示した図。
【図１１】（ａ）は第三実施形態に係る渦流計測用センサによる第一実施例での計測状態を示した断面図、（ｂ）は同じく第二実施例での計測状態を示した断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
次に、発明の実施の形態を説明する。
なお、本発明の技術的範囲は以下の実施例に限定されるものではなく、本明細書及び図面に記載した事項から明らかになる本発明が真に意図する技術的思想の範囲全体に、広く及ぶものである。
【００２２】
本発明は渦流計測用センサが有する、励磁部である励磁コイル、及び、検出部である検出コイルを、それぞれ複数のコイルによって構成するとともに、それらのコイルの配置や連結方法等を工夫することにより、渦流計測の適用範囲の拡大を図ろうとするものである。以下、本発明の実施形態の一例を説明する。なお、本発明の実施の形態では、渦流計測用センサによる渦流計測が高周波焼入等による焼入部品の焼入品質（焼入深さ・焼入硬さ）の検査に用いられる場合を主な例として説明する。つまり、渦流計測用センサを用いた渦流計測が行われることにより、計測対象部品である焼入部品の焼入品質が検査される。
なお、本発明に係る渦流計測用センサは、焼入れ深さ測定試験に限らず、探傷試験や異材判別試験等に用いることが可能である。
【００２３】
図１に、焼入が施された鋼材（Ｓ４５Ｃ等）である焼入部材の深さ（表面からの距離）方向の層状態、硬さ及び透磁率の関係を示す。図１に示すように、焼入部材においては、その概略的な組織構成として、表面側から、焼入が施された部分である硬化層１と、母材の部分である母層２とが、境界層３を介して形成される。硬さ変化曲線４を参照すると、硬化層１と母層２とは異なる硬さとなり、硬化層１の硬さが母層２のそれよりも大きくなる。境界層３においては、硬さは硬化層１側から母層２側にかけて漸減する。硬さの具体例としては、ビッカース硬さ（Ｈｖ）で、硬化層１ではＨｖ＝６００〜７００、母層２ではＨｖ＝３００程度の硬さを示す。
【００２４】
一方、透磁率変化曲線５を参照すると、焼入部材の表面からの距離に対する透磁率の変化は、焼入部材の表面からの距離に対する硬さの変化に対して略逆比例の関係となる。つまり、透磁率については、硬化層１の透磁率が母層２のそれよりも小さくなるとともに、境界層３においては硬化層１側から母層２側にかけて漸増する。本実施形態に係る渦流計測においては、このような焼入部材における、表面からの距離に対する硬さと透磁率との関係が利用される。
【００２５】
本実施形態に係る渦流計測を行うための装置構成の概略（計測原理）について、図２を用いて説明する。図２に示すように、渦流計測においては、計測対象部品であるワーク（磁性体）６の計測部位６ａに対して、励磁部である励磁コイル７及び検出部である検出コイル８を有する渦流計測用センサ９が所定の位置にセットされる。このような構成において、励磁コイル７に電流が供給されると、励磁コイル７の周囲に磁界が発生する。すると、電磁誘導によって磁性体であるワーク６の計測部位６ａの表面近傍に渦電流が発生する（図２中の矢印Ｃ１参照）。計測部位６ａの表面における渦電流の発生にともない、検出コイル８を磁束が貫通し、検出コイル８に誘起電圧が発生する。そして、検出コイル８によって誘起電圧が計測されるのである。
【００２６】
励磁コイル７は、その両端（両端子）が、交流電源１０に接続される。交流電源１０は、励磁コイル７に対して所定の交流励磁信号（励磁用交流電圧信号）Ｖ１を印加する。検出コイル８は、その両端（両端子）が、計測装置１１に接続される。計測装置１１は、励磁コイル７に交流電源１０からの交流励磁信号Ｖ１が印加されたときの検出コイル８から得られる検出信号（前記誘起電圧についての電圧信号）Ｖ２の大きさと、検出信号Ｖ２の交流励磁信号Ｖ１に対する位相差（位相遅れ）Φ（図３参照）とを検出する。ここで、計測装置１１には、位相差Φを検出するため、増幅された位相検波として、交流励磁信号Ｖ１（波形）が与えられる。
【００２７】
検出コイル８によって検出される検出信号Ｖ２は、計測部位６ａ（ワーク６）の透磁率を反映する。つまり、計測部位６ａの透磁率が高くなると、前述のような渦電流の発生にともなう磁束が増して検出信号Ｖ２が大きくなる。逆に、計測部位６ａの透磁率が低くなると、渦電流の発生にともなう磁束が減って検出信号Ｖ２が小さくなる。この渦電流に基づく検出信号Ｖ２を定量化（数値化）するため、図３に示すように、検出信号Ｖ２の大きさの値である振幅値Ｙと、検出信号Ｖ２の交流励磁信号Ｖ１に対する位相差Φに起因する値である値Ｘ（＝ＹｃｏｓΦ）とが着目され、次のような知見が得られている。
【００２８】
まず、検出信号Ｖ２の振幅値Ｙは、焼入表面硬さ（焼入された部分の硬さ）との間に相関を有するということがある。すなわち、図１における硬さ変化曲線４と透磁率変化曲線５との比較からわかるように、焼入表面硬さが低いときには透磁率は高いという関係がある。透磁率が高いと、交流励磁信号Ｖ１が励磁コイル７に印加されたときに生じる磁束は増し、計測部位６ａの表面に誘導される渦電流も増大する。これにともない、検出コイル８によって検出される検出信号Ｖ２の振幅値Ｙも増大する。したがって、逆に、検出コイル８によって検出される検出信号Ｖ２の振幅値Ｙから、渦電流が発生している計測部位６ａを貫く磁束、つまり透磁率が導かれる。これにより、図１に示す硬さ変化曲線４と透磁率変化曲線５との関係から焼入表面硬さがわかる。
【００２９】
次に、検出信号Ｖ２の交流励磁信号Ｖ１に対する位相差Φに起因する値Ｘは、焼入深さ（焼入硬化層の深さ）との間に相関を有するということがある。すなわち、焼入深さが深くなること、つまり焼入部材において焼入された硬化層１が増大することは、透磁率の低い範囲が深さ方向に増すこととなり、交流励磁信号Ｖ１に対して検出信号Ｖ２の位相遅れが増すこととなる。これにより、位相差Φに起因する値の大小から、焼入深さの深浅がわかる。
【００３０】
以上のような計測原理によって焼入部品の焼入品質の検査を行うための渦流計測においては、前述したように励磁コイル及び検出コイルを有する渦流計測用センサが用いられる。以下、渦流計測用センサの構成を、本発明の実施形態として説明する。
【００３１】
［第一実施形態］
まず、本発明の第一実施形態に係る渦流計測用センサについて、図４から図７を用いて説明する。
本実施形態に係る渦流計測用センサはその先端に、図４（ａ）及び（ｂ）に示す如く励磁部及び検出部を備えて正三角形状に構成されたプローブ１００を有する。励磁部は前記の如く、計測対象部品であるワークに対して所定の交流励磁信号（前記交流励磁信号Ｖ１参照）を印加する。検出部は、前記交流励磁信号が印加されたワークから渦電流による検出信号（前記検出信号Ｖ２参照）を検出するのである。
なお、本明細書ではプローブ１００について、図４（ａ）における上側の面を上面、下側の面を下面とし、同じく右側の面を右側面、左側の面を左側面とし、紙面手前側の面を前面、紙面奥行側の面を後面として説明する。
【００３２】
前記プローブ１００は、渦流計測用センサの先端方向（ワークの方向）に延出する図示しないロッドの先端に配設されている。そして、該ロッドは渦流計測用センサの内部において軸心方向に摺動可能に構成されている。即ち、プローブ１００はワークに対する相対距離を可変に構成されているのである（図７（ａ）参照）。また、ワークのプローブ１００と対向する面に対して直交する方向の軸を中心として渦流計測用センサを回転させることで、プローブ１００のワークに向かう姿勢を変化させることも可能である（図７（ｂ）参照）。
【００３３】
本実施形態においては後述するように、ワークが６個のボール溝を有するＣＶＪアウターレースであるため、プローブ１００は図４（ｂ）に示す如く正三角形状に構成することが好適である（図６（ｂ）及び図７（ｂ）参照）。なお、プローブ１００の形状は正三角形に限定されず、他の正多角形（例えば正方形等）の形状とすることも可能である。詳細には、計測対象部品であるワークの形状に応じて適切な形状を採用することができる。
【００３４】
前記励磁部は、前記プローブ１００の各辺に配置された、ソレノイドコイルである第一励磁コイル３２ａ、第二励磁コイル３２ｂ、及び、第三励磁コイル３２ｃを備える。
具体的には図４（ｂ）に示す如く、プローブ１００を構成し、角が切り落とされた正三角形状（略六角形状）に形成されたケース２１の各辺に沿って、即ちその長手方向がケース２１の各辺の方向と平行になるように、フェライトやパーマロイなどの透磁率の高い磁性体からなる円柱状の第一コア３１ａ、第二コア３１ｂ、及び、第三コア３１ｃが配設される。そして、それぞれのコア３１ａ〜３１ｃの周囲に周方向に励磁コイル３２ａ〜３２ｃが巻きつけられるのである。また、それぞれ励磁コイル３２ａ〜３２ｃの両端（両端子）は、図示しない交流電源に接続されている。つまり、励磁コイル３２ａ〜３２ｃはワークに対して所定の交流励磁信号を印加するための励磁コイルであり、コア３１ａ〜３１ｃは励磁コイル３２ａ〜３２ｃで発生する磁界を強めるのである。
【００３５】
前記検出部は、前記プローブ１００の各頂点に配置された、パンケーキコイルである第一検出コイル４１ａ、第二検出コイル４１ｂ、及び、第三検出コイル４１ｃを備える。
具体的には図４（ｂ）に示す如く、ケース２１において切り落とされたそれぞれの角の部分に、第一検出コイルケース２２ａ、第三検出コイルケース２２ｂ、及び、第三検出コイルケース２２ｃ、が配設される。そして、それぞれの検出コイルケース２２ａ〜２２ｃに検出コイル４１ａ〜４１ｃが配設されるのである。また、それぞれの検出コイル４１ａ〜４１ｃは、その両端（両端子）が、図示しない計測装置に接続されている。つまり、検出コイル４１ａ〜４１ｃは交流励磁信号が印加されたワークから渦電流による検出信号を検出するのである。
【００３６】
なお、本実施形態においてはワークに生じる垂直方向磁界と水平方向磁界とを同じ感度で均等に検出・評価するために、検出コイル４１ａ〜４１ｃとしてパンケーキコイルを用いるが、パンケーキコイルに代えて薄膜プレーナコイルを用いる構成にすることも可能である。また、ワークに生じる垂直方向磁界を主に検出・評価する場合は、パンケーキコイルに代えて垂直ソレノイドコイルを用いることも可能である。一方、ワークに生じる水平方向磁界を主に検出・評価する場合は、パンケーキコイルに代えて水平ソレノイドコイルを用いることも可能である。その他、ホール素子等を検出コイルとして採用することもできる。
【００３７】
本実施形態において検出部は、前記プローブ１００の中心部に配置されたバランスコイル５１をさらに備える。
具体的には図４（ｂ）に示す如く、ケース２１においてそれぞれの検出コイル４１ａ〜４１ｃから距離が略均等となる位置にバランスコイル５１が配設されるのである。バランスコイル５１はその両端（両端子）が前記計測装置に接続されており、検出コイル４１ａ〜４１ｃと発生する起電力が互いに打ち消しあうように結線されている。これにより、検出コイル４１ａ〜４１ｃとバランスコイル５１との差動によって、プローブ１００における温度などの外乱の影響を低減させることが可能となる。なお、本実施形態においてバランスコイル５１を配設しない構成とすることも可能であるが、前記の如く外乱の影響を低減するという観点においては、検出部がバランスコイル５１を備える構成の方が望ましい。
【００３８】
上記の如く構成された渦流計測用センサを用いて渦流計測を行う場合は、プローブ１００をワークに近接配置した状態で、励磁コイル３２ａ〜３２ｃのうち少なくとも１個に交流励磁信号として交流電圧を加える。そして、ワークにおける検出コイル４１ａ〜４１ｃの何れかに対向する部分に磁界を発生させるとともに、それぞれの磁界により渦電流を生じさせるのである。さらに、該渦電流により発生した誘起電圧を検出信号として検出コイル４１ａ〜４１ｃのうち少なくとも１個で検出することで、該検出信号に基づいてワークにおける渦流計測を行うのである。
【００３９】
本実施形態に係る渦流計測用センサの第一実施例による渦流計測の方法について、図５（ａ）を用いて説明する。本実施例に係る渦流計測方法は図５（ａ）に示す如く、ワークにおける、複数の検出コイルのうち、１個に対向する部分に磁界を収束させて強い磁界を生じさせて渦電流を生じさせるものである。
【００４０】
本実施例に係る渦流計測方法においては、まず、交流電源により第一励磁コイル３２ａ及び第二励磁コイル３２ｂに電圧を印加する。詳細には、第一励磁コイル３２ａの内部に生じる磁界が検出コイル４１ａに向かって発生するのと同時に、第二励磁コイル３２ｂの内部に生じる磁界も検出コイル４１ａに向かって発生するように、それぞれの励磁コイル３２ａ・３２ｂに電圧を印加するタイミングを調節するのである。
【００４１】
即ち、第一励磁コイル３２ａに対して図５（ａ）に示す矢印α１１の如く電流が流れた瞬間には、右ネジの法則に従って第一励磁コイル３２ａの内部において図５（ａ）中の矢印ａ１１の方向に磁界が発生する。また、同時に第二励磁コイル３２ｂに対して図５（ａ）に示す矢印α１２の如く電流が流れた瞬間には、同様に第二励磁コイル３２ｂの内部において図５（ａ）中の矢印ａ１２の方向に磁界が発生する。つまり、２つの励磁コイル３２ａ・３２ｂにおいてそれぞれの内部に生じる磁界が同時に検出コイル４１ａに向かって発生するのである。
【００４２】
そして、前記の如く発生した磁界により電磁誘導を起こし、電磁誘導によって磁性体であるワークに渦電流を発生させるのである。さらに、ワークの表面における渦電流の発生にともない、検出コイル４１ａに磁束を貫通させ、検出コイル４１ａに誘起電圧を発生させる。そして、検出コイル４１ａによって誘起電圧を計測するのである。
【００４３】
本実施例は上記のように、励磁コイル３２ａ・３２ｂのそれぞれの内部に生じる磁界を、ワークにおける検出コイル４１ａに対向する部分に収束させることにより、強い磁界を生じさせて渦電流を生じさせるのである。さらに、交流電流を印加する励磁コイルを順に（例えば、平面視で時計周りに）切替えて、即ち誘起電圧を計測する検出コイル（励磁コイルの内部に生じる磁界を収束させる検出コイル）も同様に順に切替えて渦流計測を行うのである。例えば、[励磁コイル３２ａ・３２ｂに交流電流を印加し、検出コイル４１ａにて誘起電圧を計測する]→[励磁コイル３２ｂ・３２ｃに交流電流を印加し、検出コイル４１ｂにて誘起電圧を計測する]→[励磁コイル３２ｃ・３２ａに交流電流を印加し、検出コイル４１ｃにて誘起電圧を計測する]といったように、励磁コイル３２ａ・３２ｂ・３２ｃおよび検出コイル４１ａ・４１ｂ・４１ｃを順に切替えて計測を行うのである。
これにより、プローブ１００における３個の頂点に配設された検出コイル４１ａ〜４１ｃで同様に渦流計測を行うことが可能となるのである。
【００４４】
本実施形態に係る渦流計測用センサの第二実施例による渦流計測の方法について、図５（ｂ）を用いて説明する。本実施例に係る渦流計測方法は図５（ｂ）に示す如く、全ての検出コイル４１ａ〜４１ｃに対向する部分に磁界を発生させて渦電流を生じさせるものである。
【００４５】
本実施例に係る渦流計測方法においては、まず、交流電源により励磁コイル３２ａ〜３２ｃに電圧を印加する。詳細には、第一励磁コイル３２ａの内部に生じる磁界が、プローブ１００の中央部を中心として、平面視で時計回りの方向に向かって発生するのと同時に、第二励磁コイル３２ｂ及び第三励磁コイル３２ｃの内部に生じる磁界も平面視で時計回りの方向に向かって発生するように、それぞれの励磁コイル３２ａ〜３２ｃに電圧を印加するタイミングを調節するのである。
【００４６】
即ち、第一励磁コイル３２ａに対して図５（ｂ）に示す矢印α２１の如く電流が流れた瞬間には、右ネジの法則に従って第一励磁コイル３２ａの内部において図５（ｂ）中の矢印ａ２１の方向に磁界が発生する。また、同時に第二励磁コイル３２ｂ・第三励磁コイル３２ｃに対して図５（ｃ）に示す矢印α２２・α２３の如く電流が流れた瞬間には、同様に第二励磁コイル３２ｂ・第三励磁コイル３２ｃの内部において図５（ｂ）中の矢印ａ２２・ａ２３の方向に磁界が発生する。つまり、３つの励磁コイル３２ａ〜３２ｃにおいてそれぞれの内部に生じる磁界が平面視で時計回りの方向に向かって同時に発生する。そして、プローブ１００の中心部分に、図５（ｂ）中の矢印ａ２０の如く回転磁界が発生するのである。
【００４７】
そして、前記の如く発生した磁界により電磁誘導を起こし、電磁誘導によって磁性体であるワークに渦電流を発生させるのである。さらに、ワークの表面における渦電流の発生にともない、検出コイル４１ａ〜４１ｃに磁束を貫通させ、検出コイル４１ａ〜４１ｃに誘起電圧を発生させる。そして、検出コイル４１ａ〜４１ｃによって誘起電圧を計測するのである。
【００４８】
本実施例は上記のように、励磁コイル３２ａ〜３２ｃのそれぞれの内部に生じる磁界を、ワークの検出コイル４１ａ〜４１ｃに対向する部分に同時に同様に発生させて渦電流を生じさせ、渦流計測を行うのである。これにより、プローブ１００における３個の頂点に配設された検出コイル４１ａ〜４１ｃのそれぞれで同時に渦流計測を行うことが可能となるのである。
【００４９】
上記の如く、本実施形態に係る渦流計測用センサは、励磁コイル３２ａ〜３２ｃのそれぞれに印加する電圧を調節することにより、それぞれの励磁コイル３２ａ〜３２ｃの内部に生じる磁界の向きや発生状態を変更することができる。これにより、上記の如く計測状況に応じて検出コイル４１ａ〜４１ｃに対向する部分に発生する渦電流のパターンを変更することが可能となるのである。
【００５０】
本実施形態に係る渦流計測用センサの計測対象部品の一つである、ＣＶＪアウターレースＷについて、図６（ａ）及び（ｂ）を用いて説明する。
図６（ａ）及び（ｂ）に示す如く、ＣＶＪアウターレースＷはいわゆるボールジョイント型の等速ジョイント（ＣＶＪ：Ｃｏｎｓｔａｎｔ  Ｖｅｌｏｃｉｔｙ  Ｊｏｉｎｔ）を構成する部材の一つである。
【００５１】
ＣＶＪアウターレースＷは、主としてカップ部Ｗｃとジョイント部Ｗｊとを備える。
カップ部Ｗｃは一方（図６（ａ）においては上方）に開口した略カップ状の形状を有し、その内部に図示せぬＣＶＪインナーレースおよび複数のボールを収容する。カップ部Ｗｃの内周面Ｗｉには開口側から奥側（カップ部Ｗｃの底部側）に向かって延びた６個のボール溝Ｗｂ・Ｗｂ・・・が成形されている。ボール溝Ｗｂ・Ｗｂ・・・は、カップ部Ｗｃにおける内周面Ｗｉの周方向に沿って等間隔に配置されており、ボール溝Ｗｂ・Ｗｂ・・・には、図示せぬ複数のボールがそれぞれ嵌合する。
【００５２】
ジョイント部Ｗｊはカップ部Ｗｃの底部からカップ部Ｗｃの開口方向と逆の方向に突出した略円柱状の部分であり、その先端部には図示せぬ駆動力伝達軸等に固定するための雄ネジ部が形成されている。
【００５３】
ＣＶＪアウターレースＷは長期間の使用にわたって駆動力を効率良く伝達するために、高い寸法精度と耐摩耗性が要求される。このため、内周面Ｗｉやボール溝Ｗｂ・Ｗｂ・・・等の表面の耐摩耗性を向上させるための焼入れがなされている。本実施形態では、焼入れ部分（焼入硬化層）ＷＱに網掛けをして示す。
【００５４】
本実施形態に係る渦流計測用センサでＣＶＪアウターレースＷを渦流計測する場合について、図７（ａ）及び（ｂ）を用いて説明する。本実施形態では、形状が複雑であるために特に渦流計測の難度が高いボール溝Ｗｂ・Ｗｂ・・・の部分の計測を行う場合について説明する。
【００５５】
本実施形態に係る渦流計測用センサでＣＶＪアウターレースＷのボール溝Ｗｂ・Ｗｂ・・・を渦流計測する際は、まず、渦流計測用センサのプローブ１００をＣＶＪアウターレースＷのカップ部Ｗｃの開口側と対向させて配置する。そして、前記ロッドを先端方向に延出させることにより、図７中の矢印Ａに示す如く、プローブ１００をカップ部Ｗｃの内部に挿入する。さらに、図７（ａ）及び（ｂ）に示す如く、一つおきに位置する３個のボール溝Ｗｂ・Ｗｂ・Ｗｂに対して、それぞれ３個の検出コイルケース２２ａ〜２２ｃを当接させて位置決めを行うのである。即ち、プローブ１００をＣＶＪアウターレースＷに近接配置し、ボール溝Ｗｂ・Ｗｂ・Ｗｂに対して検出コイルケース２２ａ〜２２ｃを当接させるのである。
【００５６】
この状態で、前記第一実施例又は第二実施例の如く、励磁コイル３２ａ〜３２ｃのうち少なくとも１個に交流励磁信号として交流電圧を加える。そして、ワークにおける検出コイル４１ａ〜４１ｃの何れかに対向する部分に磁界を発生させるとともに、それぞれの磁界により渦電流を生じさせるのである。さらに、該渦電流により発生した誘起電圧を検出信号として検出コイル４１ａ〜４１ｃのうち少なくとも１個で検出することで、該検出信号に基づいてＣＶＪアウターレースＷにおける渦流計測を行うのである。
【００５７】
その後、前記ロッドを基端方向に短縮させてカップ部Ｗｃ内から抜き出し、プローブ１００をＣＶＪアウターレースＷ（カップ部Ｗｃの開口面）に対して直交する方向の軸を中心として１８０度回転させる。さらに、プローブ１００をカップ部Ｗｃの内部に挿入し、図７（ｂ）の二点鎖線に示す如く、一つおきに位置する他の３個のボール溝Ｗｂ´・Ｗｂ´・Ｗｂ´に対して、それぞれ３個の検出コイルケース２２ａ〜２２ｃを当接させて位置決めを行うのである。この状態で、前記と同様に渦流計測を行うのである。
【００５８】
本実施形態に係る渦流計測用センサは上記の如く、プローブ１００を正三角形状の構成しているため、検出コイルケース２２ａ〜２２ｃをＣＶＪアウターレースＷのボール溝Ｗｂ・Ｗｂ・・・の３個に当接させて、３点で位置決めを行うことができる。即ち、渦流計測におけるプローブ１００のワークに対する位置決め精度や再現性を向上させることが可能となるのである。
【００５９】
即ち、本実施形態に係る渦流計測用センサによればその内周面が複雑な形状で三次元的に焼入れが入っている鋼材であっても渦流計測の検査対象とすることができる。例えば、本実施形態の如く検査対象部品がＣＶＪアウターレースＷであっても、プローブ１００の位置決めに関して高い安定性及び再現性を確保して渦流式検査を行うことができるのである。
【００６０】
また、本実施形態における検査対象部品であるＣＶＪアウターレースＷは、６個のボール溝Ｗｂ・Ｗｂ・・・が成形されているため、１回目の渦流計測の後、正三角形状のプローブ１００を１８０度回転させて２回目の渦流計測を行うことにより、全てのボール溝Ｗｂ・Ｗｂ・・・について渦流計測を行うことが可能となる。即ち、カップ部Ｗｃに対してプローブ１００を２回挿入するだけで、全てのボール溝Ｗｂ・Ｗｂ・・・について渦流計測を行うことができるため、計測時間を短縮することが可能となるのである。
【００６１】
なお、前記の如く、プローブ１００の形状はワークの形状等に応じて、他の正多角形の形状とすることも可能である。例えばＣＶＪアウターレースＷに８個のボール溝Ｗｂ・Ｗｂ・・・が成形されている場合は、プローブ１００を正方形状とすることもできるのである。
【００６２】
［第二実施形態］
次に、本発明の第二実施形態に係る渦流計測用センサについて、図８から図１０を用いて説明する。なお、本実施形態以降で説明する渦流計測用センサについて、既出の実施形態と共通する部分に関しては同符号を付し、詳細な説明を省略するものとする。
【００６３】
図８（ａ）に示す如く、本実施形態に係る渦流計測用センサは、前記第一実施形態と同様に励磁部及び検出部を備えたプローブ２００を有する。即ち、励磁部として、プローブ２００の各辺に配置された、ソレノイドコイルである励磁コイル３２ａ〜３２ｃを備える。また、検出部として、プローブ２００の各頂点に配置された、パンケーキコイルである検出コイル４１ａ〜４１ｃ、及び、プローブ２００の中心部に配置されたバランスコイル５１を備える。
【００６４】
本実施形態においては、検出コイル４１ａ〜４１ｃは、プローブ２００の各頂点から外側に延出可能に構成される。
具体的には、図８（ｂ）に示す如く、ケース２１において切り落とされたそれぞれの角の部分（プローブ２００の各頂点となる部分）に、第一検出コイルケース２２ａ、第三検出コイルケース２２ｂ、及び、第三検出コイルケース２２ｃ、が、それぞれ弾性部材である第一ばね２３ａ、第二ばね２３ｂ、及び、第三ばね２３ｃを介して配設される。そして、それぞれの検出コイルケース２２ａ〜２２ｃに検出コイル４１ａ〜４１ｃが配設されるのである。
【００６５】
本実施形態において検出コイル４１ａ〜４１ｃは、プローブ２００の各頂点に弾性部材であるばね２３ａ〜２３ｃを介して配設されるが、検出コイル４１ａ〜４１ｃが他の構成により外側に延出する構成とすることも可能である。例えば、電動シリンダ等のアクチュエータをプローブ２００の各頂点に配設し、それぞれに検出コイル４１ａ〜４１ｃを配設する構成にすることも可能である。但し、製造コストの低廉化や簡易性の観点からは、本実施形態の如くばね等の弾性部材を用いて検出コイル４１ａ〜４１ｃを配設する構成とすることが望ましい。
【００６６】
本実施形態に係る渦流計測用センサでＣＶＪアウターレースＷを渦流計測する場合について、図９（ａ）から（ｃ）を用いて説明する。
本実施形態に係る渦流計測用センサでＣＶＪアウターレースＷのボール溝Ｗｂ・Ｗｂ・・・を渦流計測する際は、前記第一実施形態の如く、プローブ２００をカップ部Ｗｃの内部に挿入する。そして、図９（ａ）に示す如く、３個のボール溝Ｗｂ・Ｗｂ・Ｗｂに対してそれぞれ３個の検出コイルケース２２ａ〜２２ｃを当接させて位置決めを行う。この際、ばね２３ａ〜２３ｃはやや圧縮される。即ち、検出コイルケース２２ａ〜２２ｃはばね２３ａ〜２３ｃの弾性力によって外側に付勢されており、その付勢力によってボール溝Ｗｂ・Ｗｂ・Ｗｂに当接するのである。
【００６７】
この状態で、前記第一実施形態の如く、励磁コイル３２ａ〜３２ｃのうち少なくとも１個に交流励磁信号として交流電圧を加え、ＣＶＪアウターレースＷにおける渦流計測を開始するのである。
その後、渦流計測を継続しつつ、前記ロッドを先端方向に延出することで、プローブ２００をカップ部Ｗｃの奥側（底部側）に向かって移動させる。この際、ばね２３ａ〜２３ｃはカップ部Ｗｃの形状（ボール溝Ｗｂ・Ｗｂ・Ｗｂの形状）に応じて、徐々に圧縮量が変わっていく。即ち、プローブ２００がカップ部Ｗｃの奥側に向かうに従って内周面Ｗｉの径が小さくなるため、検出コイルケース２２ａ〜２２ｃがボール溝Ｗｂ・Ｗｂ・Ｗｂの内周面により径方向内側へ押圧されてばね２３ａ〜２３ｃの圧縮量が増加する。また、プローブ２００がカップ部Ｗｃの奥側に向かうに従って、検出コイルケース２２ａ〜２２ｃはばね２３ａ〜２３ｃの弾性力によって外側により強く付勢されるため、ボール溝Ｗｂ・Ｗｂ・Ｗｂに当接し続けるのである。
【００６８】
そして、図９（ｂ）及び（ｃ）に示す如く、各計測ポイントでプローブ２００を停止させ、渦流計測値を取得するのである。そして、過去の計測結果等を基にして予め作成した検量線データを用いることで、このようにして得られた渦流計測値から焼入れ深さ（表面からの焼入れ部分ＷＱの厚さ）を求めることが可能となる。即ち、それぞれの計測ポイントにおける焼入れ深さを線で結ぶことで、図９（ａ）から（ｃ）に示すようなＣＶＪアウターレースＷにおける３次元的な焼入れ形状を求めることができるのである。
【００６９】
その後、前記第一実施形態と同様に、プローブ２００をＣＶＪアウターレースＷに対して直交方向の軸を中心として１８０度回転させ、他の３個のボール溝Ｗｂ´・Ｗｂ´・Ｗｂ´について渦流計測を行うのである。
【００７０】
本実施形態に係る渦流計測用センサは上記の如く、検出コイル４１ａ〜４１ｃをプローブ２００の各頂点から外側に延出可能に構成しているため、内径が連続的に変化するような計測対象部品であっても渦流計測を行うことが可能となる。具体的には、ＣＶＪアウターレースＷのように、ボール溝Ｗｂ・Ｗｂ・・・の形状が変化する計測対象部品でも、連続的に渦流検査を行うことができるのである。つまり、非破壊でＣＶＪアウターレースＷにおける３次元的な焼入れ形状を可視化することが可能となるのである。
【００７１】
また、本実施形態に係る渦流計測用センサを用いることにより、ＣＶＪアウターレースＷの焼割れ探傷試験を行うこともできる。
具体的には、渦流計測を行いながら、図１０（ａ）中の矢印ａに示す如く、プローブ２００を前記の如くカップ部Ｗｃの内部で奥側（底部側）に向かって移動させる。つまり、励磁コイル３２ａ〜３２ｃのうち少なくとも１個に交流励磁信号として交流電圧を加えながら、検出コイルケース２２ａ〜２２ｃをボール溝Ｗｂ・Ｗｂ・Ｗｂに沿って摺動させるのである。その際、図１０（ａ）に示す割れ（欠陥）を横切った場合には、図１０（ｂ）に示す如く、計測信号が大きく変化することとなり、欠陥信号を検出することができるのである。即ち、本実施形態に係る渦流計測用センサにより、ＣＶＪアウターレースＷに発生した焼割れを発見することができるのである。
【００７２】
［第三実施形態］
次に、本発明の第三実施形態に係る渦流計測用センサについて、図１１を用いて説明する。
図１１（ａ）及び（ｂ）に示す如く、本実施形態に係る渦流計測用センサは、前記第一実施形態と同様に励磁部及び検出部を備えたプローブ３００を有する。即ち、励磁部として、プローブ３００の各辺に配置された、ソレノイドコイルである励磁コイル３２ａ〜３２ｃを備える。また、検出部として、プローブ３００の各頂点に配置された、パンケーキコイルである検出コイル４１ａ〜４１ｃ、及び、プローブ３００の中心部に配置されたバランスコイル５１を備える。
【００７３】
また、本実施形態における検出部は、プローブ３００の一辺に、パンケーキコイルである平滑部用検出コイル４３をさらに備える。具体的には図１１（ａ）に示す如く、第二励磁コイル３２ｂが配設された辺の略中央部で、第二励磁コイル３２ｂよりも外側に、平滑部用検出コイル４３が配置されるのである。平滑部用検出コイル４３は、その両端（両端子）が、図示しない計測装置に接続されており、交流励磁信号が印加されたワークから渦電流による検出信号を検出する。なお、平滑部用検出コイル４３はプローブ３００の各辺に配設される構成とすることも可能である。また、平滑部用検出コイル４３は、パンケーキコイルに代えて、薄膜プレーナコイル、垂直ソレノイドコイル、水平ソレノイドコイル、ホール素子等の他の検出部材を用いる構成にすることもできる。
【００７４】
本実施形態に係る渦流計測用センサの計測対象部品の一つである、クランクシャフトＣの焼入れ深さを計測する場合について、図１１（ａ）及び（ｂ）を用いて説明する。本実施形態では、渦流計測対象としてクランクシャフトＣにおけるジャーナル部が用いられ、ジャーナル部の中央部Ｃｃ及び両端のＲ部Ｃｒ・Ｃｒにわたって焼入れ部分（焼入硬化層）ＣＱが形成されているものとする。なお、本実施形態に係る渦流計測用センサは、クランクシャフトＣのピン部や、カムシャフト等の渦流計測にも適用することが可能である。
【００７５】
まず、第一実施例として、クランクシャフトＣにおけるジャーナル部の中央部Ｃｃの焼入れ深さを計測する場合について、図１１（ａ）を用いて説明する。
本実施例においては図１１（ａ）に示す如く、渦流計測用センサのプローブ３００における、平滑部用検出コイル４３の側を、ジャーナル部の中央部Ｃｃに対向させて近接配置する。
【００７６】
そして、第二励磁コイル３２ｂに交流励磁信号として交流電圧を加え、平滑部用検出コイル４３に対向するジャーナル部の中央部Ｃｃに磁界を発生させるとともに、該磁界により渦電流を生じさせる。具体的には、第二励磁コイル３２ｂに対して図１１（ａ）に示す矢印α３１の如く電流が流れた瞬間には、右ネジの法則に従って第二励磁コイル３２ｂの内部において図１１（ａ）中の矢印ａ３１の方向に磁界が発生するのである。さらに、該渦電流により発生した誘起電圧を検出信号として平滑部用検出コイル４３で検出することで、該検出信号に基づいてジャーナル部における焼入れ部分ＣＱのうち中央部Ｃｃにおける渦流計測を行うのである。
【００７７】
次に、第二実施例として、クランクシャフトＣにおけるジャーナル部の両端のＲ部Ｃｒ・Ｃｒの焼入れ深さを計測する場合について、図１１（ｂ）を用いて説明する。
本実施例においては図１１（ｂ）に示す如く、渦流計測用センサのプローブ３００における、第一検出コイル４１ａ及び第二検出コイル４１ｂを、それぞれジャーナル部の両端のＲ部Ｃｒ・Ｃｒに対向させて近接配置する。
【００７８】
そして、第一励磁コイル３２ａ及び第三励磁コイル３２ｃに交流励磁信号として交流電圧を加え、第一検出コイル４１ａ及び第二検出コイル４１ｂに対向するジャーナル部の両端のＲ部Ｃｒ・Ｃｒに磁界を発生させるとともに、該磁界により渦電流を生じさせる。具体的には、第一励磁コイル３２ａ及び第三励磁コイル３２ｃに対して図１１（ｂ）に示す矢印α４１・α４２の如く電流が流れた瞬間には、右ネジの法則に従って第一励磁コイル３２ａ及び第三励磁コイル３２ｃの内部において図１１（ｂ）中の矢印ａ４１・ａ４２の方向に磁界が発生するのである。さらに、該渦電流により発生した誘起電圧を検出信号として第一検出コイル４１ａ及び第二検出コイル４１ｂで検出することで、該検出信号に基づいてジャーナル部における焼入れ部分ＣＱのうち両端のＲ部Ｃｒ・Ｃｒにおける渦流計測を行うのである。
【００７９】
このように、本実施形態においては上記の如く、クランクシャフトＣにおけるジャーナル部の形状に応じて、即ち渦流計測を行う部分に応じて、励磁コイル３２ａ〜３２ｃに印加する電圧を調節している。これにより、それぞれの励磁コイル３２ａ〜３２ｃの内部に生じる磁界の向きや発生状態を変更することができる。即ち、上記の如く計測状況に応じてジャーナル部における焼入れ部分ＣＱに発生する渦電流のパターンを変更することが可能となるのである。具体的には、ジャーナル部における焼入れ部分ＣＱのうち、中央部Ｃｃと、両端のＲ部Ｃｒ・Ｃｒとのそれぞれについて、適切な渦電流を発生させて渦流計測を行うことができるのである。換言すれば、クランクシャフトＣのジャーナル部やピン部における焼入深さ／硬さを、焼入れ部分ＣＱのうち特定部分のみ検出することができるのである。
【産業上の利用可能性】
【００８０】
本発明に係る渦流計測用センサは、内周面に複雑な形状で三次元的に焼入れが入っている鋼材を計測対象部品として渦流計測する場合であっても、プローブの位置決めに関して高い安定性及び再現性を確保して渦流式検査を行うことができることから、産業上有用である。
【図１】
2011135872.tif 000003
【図２】
2011135872.tif 000004
【図３】
2011135872.tif 000005
【図４】
2011135872.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
2011135872.tif 000009
【図８】
2011135872.tif 000010
【図９】
2011135872.tif 000011
【図１０】
2011135872.tif 000012
【図１１】
2011135872.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成23年3月28日(2011.3.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
計測対象部品に対して所定の交流励磁信号を印加するための励磁部、及び、印加された前記交流励磁信号によって計測対象部品に発生する検出信号を検出するための検出部、を備え、正多角形状に構成されたプローブを具備する、渦流計測用センサであって、
前記励磁部は、正多角形状の前記プローブの各辺に沿って配置された励磁コイルを備え、
前記検出部は、正多角形状の前記プローブの各頂点に配置された検出コイルと、正多角形状の前記プローブの中心部に配置され、前記検出コイルと発生する起電力を互いに打ち消しあうバランスコイルと、を備え、
前記プローブを前記計測対象部品に近接配置した状態で、前記励磁コイルのうち少なくとも１個に交流励磁信号として交流電圧を加え、計測対象部品における前記検出コイルに対向する部分に磁界を発生させるとともに、該磁界により渦電流を生じさせ、該渦電流により発生した誘起電圧を検出信号として前記検出コイルのうち少なくとも１個で検出し、該検出信号に基づいて計測対象部品における渦流計測を行う、
ことを特徴とする、渦流計測用センサ。
【請求項２】
前記検出コイルは、正多角形状の前記プローブの各頂点から外側に延出可能に構成される、
ことを特徴とする、請求項１に記載の渦流計測用センサ。
【請求項３】
前記検出コイルは、正多角形状の前記プローブの各頂点に弾性部材を介して配置されることにより、前記プローブの各頂点から外側に延出可能に構成される、
ことを特徴とする、請求項２に記載の渦流計測用センサ。
【請求項４】
前記検出部は、正多角形状の前記プローブにおける少なくとも１つの辺において、前記励磁コイルよりも外側に配置された平滑部用検出コイルをさらに備え、
前記プローブを前記計測対象部品に近接配置した状態で、前記励磁コイルのうち少なくとも１個に交流励磁信号として交流電圧を加え、計測対象部品における前記平滑部用検出コイルに対向する部分に磁界を発生させるとともに、それぞれの磁界により渦電流を生じさせ、該渦電流により発生した誘起電圧を検出信号として前記平滑部用検出コイルで検出し、該検出信号に基づいて計測対象部品における渦流計測を行う、
ことを特徴とする、請求項１から請求項３の何れか１項に記載の渦流計測用センサ。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】
ｎｇ  Ｅｄｄｙ  Ｃｕｒｒｅｎｔ−Ｅｓｔａｂｌｉｓｈｍｅｎｔ  ａｎｄ  Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｉｎ−ｌｉｎｅ  Ｈａｒｄｅｎｉｎｇ  Ｄｅｐｔｈ  Ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍ−”、ＳＡＥ  Ｗｏｒｌｄ  Ｃｏｎｇｒｅｓｓ、ＳＡＥ  Ｐａｐｅｒ  ２００９−０１−０８６７、２００９年
発明の概要
発明が解決しようとする課題
［００１１］
そこで本発明は上記現状に鑑み、内周面に複雑な形状で三次元的に焼入れが入っている鋼材を計測対象部品として渦流計測する場合であっても、プローブの位置決めに関して高い安定性及び再現性を確保して渦流式検査を行うことができる、渦流計測用センサを提供するものである。
課題を解決するための手段
［００１２］
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
［００１３］
即ち、請求項１においては、計測対象部品に対して所定の交流励磁信号を印加するための励磁部、及び、印加された前記交流励磁信号によって計測対象部品に発生する検出信号を検出するための検出部、を備え、正多角形状に構成されたプローブを具備する、渦流計測用センサであって、前記励磁部は、正多角形状の前記プローブの各辺に沿って配置された励磁コイルを備え、前記検出部は、正多角形状の前記プローブの各頂点に配置された検出コイルと、正多角形状の前記プローブの中心部に配置され、前記検出コイルと発生する起電力を互いに打ち消しあうバランスコイルと、を備え、前記プローブを前記計測対象部品に近接配置した状態で、前記励磁コイルのうち少なくとも１個に交流励磁信号として交流電圧を加え、計測対象部品における前記検出コイルに対向する部分に磁界を発生させるとともに、該磁界により渦電流を生じさせ、該渦電流により発生した誘起電圧を検出信号として前記検出コイルのうち少なくとも１個で検出し、該検出信号に基づいて計測対象部品における渦流計測を行うものである。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
［００１４］
請求項２においては、前記検出コイルは、正多角形状の前記プローブの各頂点から外側に延出可能に構成されるものである。
［００１５］
請求項３においては、前記検出コイルは、正多角形状の前記プローブの各頂点に弾性部材を介して配置されることにより、前記プローブの各頂点から外側に延出可能に構成されるものである。
［００１６］
請求項４においては、前記検出部は、正多角形状の前記プローブにおける少なくとも１つの辺において、前記励磁コイルよりも外側に配置された平滑部用検出コイルをさらに備え、前記プローブを前記計測対象部品に近接配置した状態で、前記励磁コイルのうち少なくとも１個に交流励磁信号として交流電圧を加え、計測対象部品における前記平滑部用検出コイルに対向する部分に磁界を発生させるとともに、それぞれの磁界により渦電流を生じさせ、該渦電流により発生した誘起電圧を検出信号として前記平滑部用検出コイルで検出し、該検出信号に基づいて計測対象部品における渦流計測を行うものである。
［００１７］
発明の効果
［００１８］
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
［００１９］
本発明により、内周面に複雑な形状で三次元的に焼入れが入っている鋼材を計測対象部品として渦流計測する場合であっても、プローブの位置決めに関して高い安定性及び再現性を確保して渦流式検査を行うことができる。
図面の簡単な説明
［００２０］
［図１］焼入部材の深さ方向の層状態、硬さ及び透磁率の関係を示す図。
［図２］本実施形態に係る渦流計測を行うための装置構成を示す模式図。
［図３］渦流計測における交流励磁信号と検出信号との関係を示す図。
［図４］（ａ）は第一実施形態に係る渦流計測用センサを示す正面図、（ｂ）は同じく渦流計測用センサを示す平面図。
［図５］（ａ）は第一実施形態に係る渦流計測用センサの第一実施例で生じる磁界分布を示した図、（ｂ）は同じく第二実施例で生じる磁界分布を示した図
【国際調査報告】
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